摘要：爪式旋開蓋是一種包裝封口件，以昆明云海印鐵制蓋有限公司的金屬爪式旋開蓋生產(chǎn)線為例，分析了金屬旋開蓋制造的一般工藝過程，探討了其中的一些關(guān)鍵技術(shù)。以期對金屬旋開蓋生產(chǎn)線的技術(shù)改進提供參考。

　　0 引言

　　金屬包裝是我國包裝業(yè)的重要組成部分，主要為食品、化工、醫(yī)藥等行業(yè)提供配套服務(wù)。金屬包裝產(chǎn)品可分為印鐵制品、易拉罐、氣霧罐、食品罐和各類瓶蓋等。

　　金屬瓶蓋是一種小型包裝封口件，有旋開蓋、皇冠蓋、鋁質(zhì)防盜蓋之分。旋開蓋多用于大口瓶的封蓋，如醬菜、罐頭等包裝；皇冠蓋主要用于啤酒瓶的包裝封口；鋁制防盜蓋則用于高檔酒的封口包裝。旋開蓋又稱爪式旋開蓋，按爪數(shù)的不同可分為三爪型、四爪型和六爪型三種，最常見的為四爪型旋開蓋，即通常所說的四旋蓋。旋開蓋按蓋肩是否凸起，又可分為平頂旋開蓋和尖頂旋開蓋，平頂旋開蓋的蓋肩無凸起，蓋肩和蓋頂幾乎在同一平面上；尖頂蓋的蓋肩明顯凸起，蓋肩和蓋頂未處在同一平面，尖頂旋開蓋結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-1所示[1]，圖 

　　圖1-1　尖頂爪型旋開蓋結(jié)構(gòu)示意圖

　　中，蓋頂、蓋肩、蓋臂、蓋爪相互連接，蓋體內(nèi)外涂有保護層，在蓋頂?shù)耐饩売协h(huán)狀凸起面—蓋肩，蓋頂?shù)闹胁繛槠矫妫谏w肩的位置有柔性密封圈，即膠層圈，密封圈一般為聚氯乙烯樹脂及其他輔料制成。按密封墊圈分，可分為半膠蓋和滿膠蓋，半膠和滿膠的區(qū)別就是看膠墊是否把整個蓋子內(nèi)頂面密封。按瓶蓋抗高溫的性能可分為高溫蓋和發(fā)泡（即微泡）蓋，高溫蓋是采用聚氯乙烯樹脂及其他輔料，經(jīng)過注膠、烘烤、塑化制成連接于瓶蓋內(nèi)壁的實心裝的密封墊圈；發(fā)泡蓋是采用聚氯乙烯樹脂并加入發(fā)泡劑及其他輔料，經(jīng)過注膠、烘烤、塑化制成的連接于瓶蓋內(nèi)壁的有微型氣孔的密封墊圈。

　　1　制造材料

　　鍍錫薄鋼板，又稱馬口鐵，俗稱錫鐵皮，是指兩面鍍有純錫的冷軋低碳薄鋼板或鋼帶，由鋼基層、錫鐵合金層、錫層、錫氧化膜和油膜組成。錫主要起防腐、防銹及增強承印率的作用。用于瓶蓋制造的鍍錫薄鋼板厚度一般在0.145~0.24mm之間，具體厚度可按瓶蓋的蓋型、大小、用途進行選擇。根據(jù)薄鋼板正面和反面鍍錫厚度的不同，可將馬口鐵分為等厚鍍錫和差厚鍍錫兩種類型?？紤]到印刷面有較厚涂料保護層，可以用鍍錫層薄的一面做印刷面，以節(jié)約錫。

　　2 制造工藝過程

　　爪式金屬旋開蓋的制造工藝主要由四個環(huán)節(jié)組成：印前處理、印刷、制蓋（成型）和包裝。印前處理是指對薄鋼板進行表面處理及涂裝處理，改善金屬板的適印性和耐腐蝕性。印刷是按生產(chǎn)要求，經(jīng)過制版、印刷、烘干、上光涂裝、干燥等工序后，在處理好的金屬板上印刷圖文，以達(dá)到宣傳和保護內(nèi)裝物的目的，一般要求金屬印刷油墨要耐高溫、耐蒸煮、不掉漆、不退色、無毒、耐摩擦、耐水、耐油脂等。制蓋是瓶蓋最終成型的工序，包括沖壓、成型、注膠、烘干等工序。包裝主要包括質(zhì)量檢測、計數(shù)及包裝等。

　　2.1印前處理

　　印前處理是在印刷前對馬口鐵進行表面處理（去水分、塵土、油脂、鐵銹及不平整處理）及內(nèi)外涂裝等。在正常情況下，質(zhì)量好的馬口鐵及包裝完好的整張馬口鐵不經(jīng)表面處理便可直接使用。涂裝在印刷之前進行，經(jīng)過涂裝，一是增加金屬與油墨層之間的附著力；二是可以對油墨層起到良好的保護作用，同時增加圖案的光亮度，并在制蓋過程中不變色、不掉漆。

　　2.1.1內(nèi)涂裝

　　為了防止內(nèi)裝物與瓶蓋之間的化學(xué)作用而產(chǎn)生污染，要在瓶蓋內(nèi)表面涂布涂料以保護內(nèi)裝物。內(nèi)涂料層是在馬口鐵沖壓成毛坯之前，用滾涂機將涂料涂布在馬口鐵表面形成均勻、厚度可控制的涂層。

　　涂布后的馬口鐵經(jīng)輸送帶送至烘干機，在循環(huán)運行的鏈條帶動下通過烘干機，進行高溫固化，固化溫度約在200℃~210℃，固化時間約為10~12min。固化是熱固性涂料從溶液狀的低分子樹脂轉(zhuǎn)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子樹脂的必要手段。烘干機一般分為三個部分：第一部分鐵皮預(yù)熱，熱量由過熱蒸汽提供；第二部分恒溫烘烤，此階段的烘烤溫度達(dá)到了涂料的固化溫度，烘烤時間較長，目的是使涂料徹底固化；第三部分是冷卻，這部分安裝有冷卻裝置，可以使過熱鐵皮在較短的時間內(nèi)達(dá)到常溫。整個烘烤時間需要10～15min。此后用收鐵機整理堆齊，再由自動卸版機卸下鐵皮，經(jīng)檢驗、理化測試合格后轉(zhuǎn)入下一工序。

　　如果固化不充分，則涂膜的附著力和加工性差，收鐵時易出現(xiàn)粘臟，經(jīng)下道工序加工時會出現(xiàn)劃花。如果烘烤溫度過高，破壞涂料高分子之間的分子鏈，則涂膜變硬發(fā)脆，容易剝離，油墨及圖層變色，白涂料則明顯泛黃，影響白度。瓶蓋的內(nèi)涂料大多是環(huán)氧三聚氰胺或環(huán)氧尿素樹脂涂料。

　　2.1.2外涂裝

　　外涂裝作用在于增加制品的美觀性和耐用性。

　　外涂裝分輥涂底漆（油）和輥涂底色，所用設(shè)備和內(nèi)涂料一樣，均為滾涂機。

　　底漆是鐵皮和油墨中間的一層連結(jié)劑，其作用一是保證白油墨和鐵皮有良好的連接性，提高油墨的附著力，二是提供印刷油墨呈色的背景基礎(chǔ)。底漆需在160℃～170℃的溫度下烘烤10～12min。底漆通常是印鐵廠根據(jù)制品要求自己配制，主要有氨基醇酸烘漆和絕緣漆兩類。底色多為白色涂料，俗稱白磁油，輥涂底色的目的是滿足印刷圖案的需要，通常輥涂1～2遍，以達(dá)到所需白度。為避免烘烤時白油墨可能變黃，可在涂料中加一些調(diào)色劑，涂裝后在160℃～170℃的溫度下烘烤10～15min。印鐵白墨是在膠印機上印刷的，印刷的墨膜很薄，大約在3μm左右，一般需要印刷2~3次才能達(dá)到理想的白度。

　　2.2印刷

　　金屬印刷工藝是利用平版膠印的水墨相斥原理，借助印刷壓力，把印版上的油墨，經(jīng)橡皮滾筒轉(zhuǎn)移到金屬印張上的過程。生產(chǎn)線一般由進料系統(tǒng)（送鐵機、進鐵機）、定位機構(gòu)、印刷機構(gòu)（膠印機）、輸墨裝置、潤濕裝置（滾筒涂布機）、干燥機構(gòu)及收鐵機等設(shè)備組成。

　　金屬印刷與紙張印刷基本一致，要經(jīng)過設(shè)計原稿、圖文制作、打樣、拼版、出菲林、打樣、校稿、曬版、校色、印刷、干燥、印后加工等。但與紙張印刷也有所不同，主要表現(xiàn)在分色制版、印刷、干燥及油墨材料等幾方面。

　　2.2.1印刷

　　金屬表面屬于非吸收性表面，在印刷過程中要合理控制印刷速度及油墨粘度。另外，根據(jù)印刷油墨的特性，單色金屬印刷機一般按黃（Y）、品紅（M）、青（C）順序進行印刷。從油墨褪色的情況來看，先印易褪色的墨，后印不易褪色的墨，以延緩?fù)噬俣?。由于金屬的適印性和滲透性較差，一般的單色印刷機對同一墨色，需印兩次才能達(dá)到理想的印刷效果，這也是金屬印刷與紙張印刷的不同之處。

　　2.2.2油墨干燥

　　由于油墨在金屬表面難以被吸收，需加熱促使油墨氧化結(jié)膜后干燥或使涂料內(nèi)的溶劑揮發(fā)，形成一層涂膜。這也是印鐵與印紙的最大不同點。鐵皮干燥在連續(xù)干燥室內(nèi)進行，熱源主要有煤氣加熱、電加熱和蒸汽加熱三種。此外，在連續(xù)干燥室后配置有翻鐵機，經(jīng)過自動烘烤流水線干燥后的鐵皮印刷品面朝下，經(jīng)過翻鐵機可以使鐵皮的印刷面朝上，便于后續(xù)套色印刷。印刷完成后的金屬板如圖1-2所示。

　　圖1-2 鐵皮印張（圖中所示圓為印刷后的瓶蓋）

　　油墨干燥是一個復(fù)雜的理化反應(yīng)過程，要合理控制油墨的干燥速度，干燥太快會降低油墨的正常傳遞性能，影響生產(chǎn)，干燥太慢，容易起臟及降低生產(chǎn)速度。

　　2.2.3上光涂裝

　　金屬承印物印后一般要經(jīng)過上光油處理。上光油的目的是保護墨膜，改善印刷品的光澤，使印品美觀，并能增強對制蓋加工時的彎曲和機構(gòu)沖擊的承受能力，保護油墨及其涂料層在沖壓過程中被劃傷。上光油在涂料機上進行。上光涂料應(yīng)具有一定的光亮度、硬度和牢固度，且要求保色性好，流平性好，與白涂料和彩色油墨均具親和性。光油一般有椰子油，醇酸脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂等，溶劑為二甲苯和丁醇。烘烤溫度在160℃～180℃之間，時間為10～15min。

　　2.3制蓋

　　完成印刷的金屬板由*車運送至制蓋車間，經(jīng)沖壓→橋架輸送→成型→注膠→皮帶輸送→干燥等一系列工序最終完成瓶蓋的生產(chǎn)。

　　2.3.1沖壓

　　鍛壓機床也稱沖床，是一種普遍使用的金屬機械冷加工設(shè)備，用于金屬瓶蓋制造的多為小型曲柄沖壓機。曲柄沖壓機是由曲柄滑塊機構(gòu)的主傳動帶動滑塊上下運動，由固裝于滑塊上的成形器（或模具或刀具）和機座上的固定模具對毛坯實施沖制和拉伸。鍛壓機床上還裝有噴氣嘴，用來吹送壓制出的金屬瓶蓋毛坯進入輸送通道。

　　2.3.2橋架輸送

　　為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性，沖壓出的瓶蓋毛坯要經(jīng)過橋架裝置輸送到成型機成型。橋架輸送裝置由管型軌道、電機、磁性履帶、位置檢測裝置和槽型軌道組成。槽型軌道長約10～15m，有兩個作用，一是輸送瓶蓋毛坯；二是儲存瓶蓋毛坯，以便在鍛壓機出現(xiàn)故障時，成型機還有充足的坯料維持正常工作，從而提高工作效率。沖壓出的金屬瓶蓋毛坯在鍛壓機氣動噴嘴的作用下由管型軌道滑到磁性履帶上，磁性履帶垂直安裝，磁性履帶的上端和槽型軌道相連，磁性履帶在電機的作用下將金屬瓶蓋毛坯由低位輸送到高位，到達(dá)槽型軌道，槽型軌道前端設(shè)有檢測裝置，檢測軌道中的瓶蓋毛坯貯存長度，當(dāng)金屬瓶蓋毛坯充滿整個軌道時，電機停止運行，信號傳送到鍛壓機床，沖床停止工作，待瓶蓋毛坯在軌道的貯存長度小于軌道長度時，電機又開始運轉(zhuǎn)，沖床工作，如此循環(huán)。

　　2.3.3成型

　　橋架輸送過來的瓶蓋毛坯自輸送履帶進入成型機成型。成型機有光電檢測器、卷邊模具、成型模具、轉(zhuǎn)盤等裝置。光電檢測器檢測卷邊和成型過程是否順利進行，如出現(xiàn)卡蓋現(xiàn)象，光電檢測器報警，同時成型機停止運轉(zhuǎn)，以保護模具。

　　進入成型機的瓶蓋毛坯在預(yù)卷邊模具的作用下進行預(yù)卷邊，預(yù)卷邊瓶蓋如圖1-3（a）所示。經(jīng)過預(yù)卷邊的瓶蓋在卷邊模具的作用下二次卷邊，經(jīng)過二次卷邊的瓶蓋如圖1-3（b）所示。經(jīng)過二次卷邊的瓶蓋在成型模具的作用下成型，成型瓶蓋如圖1-3（c）所示。

　　圖1-3 旋開蓋成型過程

　　2.3.4注膠、離心甩轉(zhuǎn)

　　金屬瓶蓋內(nèi)用膠為NP膠，此膠是以聚氯乙烯樹脂為基料的奶白（黃）色膠狀液體。適用于涂注盛裝食品類瓶蓋、罐蓋。NP膠按發(fā)泡程度和烘干溫度可分為ZF-100FH-NP（低泡高溫NP型）、ZF-100FH-NP-H（低泡高溫NP-H型）、ZF-100WF-NP（微泡高溫NP型）、ZF-100FL-NP（高泡低溫NP型）等。離心甩轉(zhuǎn)在甩轉(zhuǎn)輪上進行，甩轉(zhuǎn)輪由專門的電機帶動，旋轉(zhuǎn)速度視注膠量的多少而定，一般為600～800rpm。旋轉(zhuǎn)的目的是使由注膠機注射到瓶蓋內(nèi)的膠盡可能均勻的分布，以提高成品的密封效果。

　　2.3.5輸送及烘干

　　經(jīng)成型機成型并注膠后的瓶蓋，由輸送帶送至烘干機，在循環(huán)運行的鏈條帶動下通過烘干機促使膠料高溫固化。金屬瓶蓋內(nèi)的NP膠涂布后必須高溫烘烤才能成型，這樣能夠避免高溫殺菌時產(chǎn)生斷膠或脫膠現(xiàn)象。適宜的烘烤溫度為攝氏200℃～215℃，烘烤時間則需視所用設(shè)備而定，一般情況下以200℃～214℃烘烤4min，效果最佳。烘烤時應(yīng)先設(shè)定好時間，將烘爐的溫度盡可能調(diào)高，使烘烤成型后的膠的顏色為淡黃色，然后再降低烘爐的溫度3 ℃ ～ 5 ℃ ， 使烘 圖2-4　旋開蓋成品烤成型后的膠的顏色剛好為奶白色。烘烤后的金屬旋開蓋成品如圖1-4所示。

　　圖2-4　旋開蓋成品

　　2.4成品質(zhì)量檢測與包裝

　　2.4.1質(zhì)量檢測

　　質(zhì)量檢測主要包括次品分離與高壓釜試驗。次品分離由目測完成。高壓釜試驗的主要目的是為了確保成品的密封性，烘烤后的合格產(chǎn)品需抽樣進行高壓釜試驗。具體過程為：將瓶蓋蓋在裝滿水的玻璃罐或玻璃瓶上旋緊，放入高壓釜中，在高溫高壓下持續(xù)40min，等釜內(nèi)氣壓和溫度降至常溫常壓時取出玻璃瓶，查看瓶蓋是否凸起，凸起則表明注膠不均勻或膠量太少，需對注膠機進行調(diào)節(jié)；如未凸起或凹陷，則表明瓶蓋密封性良好，無需調(diào)節(jié)注膠機。

　　2.4.2包裝

　　經(jīng)質(zhì)量檢測后的合格產(chǎn)品由輸送帶運輸至接收裝置，接收裝置一般設(shè)有兩個接口，瓶蓋經(jīng)由一個接口落入編織袋或紙箱中。兩個接口可切換，切換由運輸帶前端所設(shè)的計數(shù)器及導(dǎo)板協(xié)同完成，輸送帶每運送一個瓶蓋，計數(shù)器上的數(shù)字累加記數(shù)，當(dāng)數(shù)字達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)字時計數(shù)器歸零，同時導(dǎo)板改變方向，完成切換，進入新一輪的計數(shù)。

　　3　結(jié)論

　　金屬爪式旋開蓋的制造是一個復(fù)雜的過程，主要有四個工藝環(huán)節(jié)：印前處理、印刷、制蓋和包裝，每個環(huán)節(jié)又有諸多工序，合理安排各個工序，控制其工藝參數(shù)是保證瓶蓋品質(zhì)的保障。